Чувствительность мостовой схемы

Чувствительность мостовых схем определяется как отношение прираще­ния тока в измерительной диагонали к вызвавшему его изменению сопротив­ления одного из плеч моста (R2 на схеме 2.50). Если в исходном состоянии мост уравновешен и ток в измерительной диагонали I _d равен нулю, то при изменении сопротивления R2 на малую величину D R2 мост разбалансиру­ется. В измерительной диагонали появится малый ток D I _d, величина которого может быть получена из уравнений 2.25:

Отсюда с учетом выражения (2.24) и условия равновесия моста (2.23) получается формула для чувствительности мостовой схемы S _i по току:

(2.26)

Входным сигналом мостовой схемы может также служить напряжение в измерительной диагонали (между точками DB на рис.2.50), как например в мостах с автоматическим уравновешиванием. В этом случае определяется чувствительность мостовой схемы по напряжению:

(2.27)

Из выражений (2.26) и (2.27) следует, что чувствительность мостовой схемы зависит от величины сопротивлений, находящихся в плечах моста. Если в этих формулах записать выражения для M и N в явном виде, т.е. в форме (2.25а) и (2.25б), то можно провести детальный анализ зависимости чувствительности мостовой схемы по току и по напряжению от соотношения между сопротивлениями в ее плечах и внутреннего сопротивления измери­тельного прибора. В том числе получить зависимость чувствительности не­уравновешенного моста от параметров мостовой схемы.

2.8.3.3.Схемы включения датчиков в мостовую схему .

При измерении сопротивлений и физических величин, которые могут быть преобразованы в сопротивление, используют как уравновешенные, так и неуравновешенные мосты. При этом датчик физической величины с изме­няющимся сопротивлением можно включить в любое из плеч моста по раз­личным схемам (рис. 2.52).

1. Часто используется самая простая схема (рис. 2.52а) с одним датчи­ком R1 = R0+DR и одинаковыми сопротивлениями во всех остальных плечах (равноплечевой мост), равными сопротивлению датчика в исходном состоя­нии, т.е. R1=R2=R3=R4=R0 Для такой цепи из уравнения 2.23 можно полу­чить выражение, связывающее изменение тока в измерительной диагонали I_d с малым изменением сопротивления датчика DR:

Отсюда следует, что токовая чувствительность такой схемы подключения будет равна:

2. В мостовой схеме можно использовать два одинаковых датчика, кото­рые включаются в противоположное (Рис. 2.52б) или в соседнее (Рис. 2.52в) плечи моста. Из условия равновесия моста легко видеть, что в первом случае оба датчика должен быть включен в одной и той же фазе, DR1 = DR3, во втором в противоположных, DR1 = - DR3. При этом в обоих случаях чувст­вительность мостовой схемы увеличится в два раза, S _i = 2 S ₀ по сравнению с первым вариантом одного датчика.

Отличительной особенностью всех трех схем включения (а, б и в) явля­ется сильно нелинейный характер зависимости чувствительности и тока в измерительной диагонали от изменения сопротивления датчика DR. Т.е для измерения неизвестного приращения сопротивления требуется предвари­тельная калибровка измерительной схемы.

3. В схеме рис. 2.52г также используются два встречно включенных дат­чика в соседних плечах моста. Чувствительность такой схемы также в два раза больше исходной S _i = 2 S ₀, но в такой схеме зависимость чувствительно­сти от вариаций сопротивления датчика S _i = f(DR) близка к линейной в доста­точно широких пределах изменения DR.

4. В схеме на Рис. 2.52д, где два датчика включены в одной фазе, одновре­менное изменение сопротивления в двух плечах не приводит к изменению тока в измерительной диагонали (условие равновесия не нарушается). Оче­видно, что такая схема подключения не имеет смысла и является ошибочной. Однако, в ряде случае это свойство мостовой схемы используется при по­строении измерительных систем - например для компенсации изменений со­противления в подводящих проводах.

5. Максимальную чувствительность мостовой схемы обеспечивает одно­временное включение 4-х датчиков во все плечи моста (рис. 2.52е). Чувстви­тельность возрастает в четыре раза, а характер ее поведения при изменении сопротивления датчиков близок к линейному.

Дата добавления: 2015-03-31